DE1110418B - Process for the polymerization and interpolymerization of olefins - Google Patents

Process for the polymerization and interpolymerization of olefins

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DE1110418B
DE1110418B DEF27559A DEF0027559A DE1110418B DE 1110418 B DE1110418 B DE 1110418B DE F27559 A DEF27559 A DE F27559A DE F0027559 A DEF0027559 A DE F0027559A DE 1110418 B DE1110418 B DE 1110418B
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Dr Siegfried Sommer
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

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Description

Es ist bekannt, a-Olefine und Diolefine, insbesondere Äthylen, Propylen und Buten-(l) sowie Butadien und Isopren, mit Katalysatoren aus Verbindungen von Metallen der V. bis VIII. Nebengruppe des Periodischen Systems und reduzierend bzw. alkylierend wirkenden Verbindungen der I. bis III. Gruppe des Periodischen Systems bei relativ niederen Drücken und Temperaturen zu hochmolekularen Polyolefinen zu polymerisieren. Besonders haben sich für derartige Niederdruckpolymerisationen Katalysatormischungen aus Titantetrachlorid oder Titansubhalogeniden mit Aluminiumalkylen, die auch Halogen enthalten können, bewährt. Die bei diesen Niederdruckpolymerisationsverfahren verwendeten Katalysatoren werden als Ziegler-Katalysatoren bezeichnet und sind z. B. in der belgischen Patentschrift 533 362 beschrieben.It is known to use α-olefins and diolefins, in particular Ethylene, propylene and butene- (l) as well as butadiene and isoprene, with catalysts made from compounds of Metals of subgroups V to VIII of the Periodic Table and reducing or alkylating effects Compounds of I. to III. Group of the periodic table at relatively low pressures and To polymerize temperatures to high molecular weight polyolefins. Especially have for such Low pressure polymerizations with catalyst mixtures of titanium tetrachloride or titanium subhalides Aluminum alkyls, which can also contain halogen, have proven successful. The ones in these low pressure polymerization processes Catalysts used are referred to as Ziegler catalysts and are z. B. in the Belgian patent 533 362.

Bei der Polymerisation des Propylens und der höheren a-Olefine mit den vorgenannten Katalysatoren werden neben gut kristallinen, in den als Dispergiermittel zur Verwendung kommenden Kohlenwasserstoffen bei den Polymerisationsbedingungen unlöslichen bzw. schwerlöslichen Polymeren auch amorphe, leichtlösliche Polymerisate sowie Öle erhalten. Nach Natta sind die gut kristallisierenden Polymeren sterisch geordnet und werden als »isotaktisch« bezeichnet, während die löslichen Polymerisate sterisch ungeordnet sind und »ataktisch« genannt werden.In the polymerization of propylene and the higher α-olefins with the aforementioned catalysts are in addition to well crystalline hydrocarbons used as dispersants under the polymerization conditions insoluble or sparingly soluble polymers also amorphous, Easily soluble polymers and oils are obtained. According to Natta, these are polymers that crystallize well sterically ordered and are referred to as "isotactic", while the soluble polymers are sterically are disordered and are called "atactic".

Über den Wirkungsmechanismus der Ziegler-Katalysatoren ist bis jetzt noch wenig bekannt. Es hat sich gezeigt, daß bei der Reaktion von TiCl4 und aluminiumorganischer Verbindung eine Reduktion des vierwertigen Titans eintritt. Beispielsweise entsteht bei der Umsetzung von TiCl4 mit AlR3 eine dreiwertige Titanverbindung, die noch weiter zum zweiwertigen Titan reduziert werden kann.Little is known about the mechanism of action of the Ziegler catalysts. It has been shown that the reaction of TiCl 4 and organoaluminum compound results in a reduction of the tetravalent titanium. For example, the reaction of TiCl 4 with AlR 3 creates a trivalent titanium compound that can be further reduced to divalent titanium.

Ti Cl4 + AlR3 -*. R' + Ti Cl3 + Al R2 ClTi Cl 4 + AlR 3 - *. R '+ Ti Cl 3 + Al R 2 Cl

(Gleichung I)(Equation I)

TiCl3 + AlR3 -* R' + TiCl2 + AlR2 ClTiCl 3 + AlR 3 - * R '+ TiCl 2 + AlR 2 Cl

(Gleichung II)(Equation II)

Bei Verwendung von halogenhaltigen Aluminiumalkylverbindungen, wie Mono- oder Dialkylhalogeniden vom Typ AlR2HaI oder AlRHaI2 (R = Alkyl) bzw. einem Gemisch dieser Verbindungen, des Sesquihalogeniden, tritt eine Reduktion nur bis zur dreiwertigen Ti-Verbindung ein, z. B.When using halogen-containing aluminum alkyl compounds, such as mono- or dialkyl halides of the type AlR 2 Hal or AlRHaI 2 (R = alkyl) or a mixture of these compounds, the sesqui halides, a reduction occurs only up to the trivalent Ti compound, e.g. B.

TiCl4 + AlR2HaITiCl 4 + AlR 2 Hal

TiCl4 + AlRHaI2 TiCl 4 + AlRHaI 2

TiCl3 + AlRHaI2 + R'TiCl 3 + AlRHaI 2 + R '

(Gleichung III)(Equation III)

-». TiCl3 + AlHaI3 + R'- ». TiCl 3 + AlHaI 3 + R '

(Gleichung IV)(Equation IV)

Verfahren zur Polymerisation
und Mischpolymerisation von Olefinen
Polymerization process
and interpolymerization of olefins

Anmelder:Applicant:

Farbwerke Hoechst AktiengesellschaftFarbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,formerly Master Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45Frankfurt / M., Brüningstr. 45

Dr. Kurt Rust, Frankfurt/M.,Dr. Kurt Rust, Frankfurt / M.,

Dr. Siegfried Sommer, Frankfurt/M.-Unterliederbach, und Dr. Werner Bartsch, Hofheim (Taunus),Dr. Siegfried Sommer, Frankfurt / M.-Unterliederbach, and Dr. Werner Bartsch, Hofheim (Taunus),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Bei der Polymerisation von α-Olefinen vom Typ R—CH = CH2, wobei R = H oder einen Kohlenwasserstoffrest "bis zu 8 C-Atomen bedeutet,. hat es sich herausgestellt, daß insbesondere die Anwesenheit von Aluminiummonoalkyldihalogeniden einen ungünstigen Einfluß auf die Polymerisationsgeschwindigkeit ausübt. In einer älteren Erfindung, die nicht zum Stand der Technik gehört, ist daher vorgeschlagen worden, bei der Äthylenpolymerisation den durch Reduktion mit aluminiumorganischen Verbindungen erhaltenen TiClj-Niederschlag vor der Polymerisation mit inerten Lösungsmitteln, wie olefinarmen Erdölfraktionen, gesättigten aliphatischen oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen, zu waschen. Durch einen intensiven Waschprozeß wird die Hauptmenge des Aluminiummonoalkyldihalogenids aus der TiCl3-Suspension entfernt. Ein solches TiCl3 liefert bei der Äthylenpolymerisation in bezug auf Polymerisationsgeschwindigkeit und Molgewicht reproduzierbarere Ergebnisse als ein ungewaschenes TiCl3. Bei der PoIymerisation von a-Oefinen, insbesondere von Propylen, wird mit einem gut ausgewaschenen TiCl3 bei einer geeigneten Aktivierung, z. B. mit Dialkylaluminiummonochlorid, eine befriedigende Raum-Zeit-Ausbeute und ein zum großen Teil sterisch einheitliches, isotaktisches Polymerisat erhalten.- Gemäß einem älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag läßt sich die Stereospezifität noch erhöhen, wenn manIn the polymerization of α-olefins of the R — CH = CH 2 type , where R = H or a hydrocarbon radical "means up to 8 carbon atoms, it has been found that the presence of aluminum monoalkyl dihalides in particular has an unfavorable influence on the rate of polymerization In an older invention, which does not belong to the state of the art, it has therefore been proposed, in the ethylene polymerization, to use inert solvents such as low-olefin petroleum fractions, saturated aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons, wash. through an intensive washing process the bulk of the Aluminiummonoalkyldihalogenids from the TiCl 3 suspension is removed. such TiCl 3 provides in ethylene polymerization with respect to polymerization and molecular weight reproducible results than unwashed TiCl 3. in the Polymerization of α-olefins, in particular propylene, is carried out with a well-washed TiCl 3 with a suitable activation, e.g. B. with dialkyl aluminum monochloride, a satisfactory space-time yield and a largely sterically uniform, isotactic polymer obtained.- According to an older, not part of the prior art proposal, the stereospecificity can be increased if

109 620/469109 620/469

den TiCLj-Niederschlag einer thermischen Behandlung unterwirft und vor und/oder nach der Wärmebehandlung wäscht.the TiCLj precipitation of a thermal treatment subjects and washes before and / or after the heat treatment.

Die Aktivität dieses abgetrennten, gewaschenen, thermisch behandelten Ti Clj-Niederschlags kann weiter gemäß einem älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag noch erheblich gesteigert werden, wenn man einen Aktivator verwendet, der neben Metallalkylhalogeniden, wobei das Halogen ein Atomgewicht >35 hat, auch Metallalkylfluorid enthält. Solche Aktivatoren lassen sich unter anderem dadurch leicht herstellen, daß manMetallalkylhalogenide (Halogen Atomgewicht >35) mit Fluoriden umsetzt, die ihr Fluor leicht gegen Chlor, Brom oder Jod austauschen. Als derartige Fluoride sind z. B. die Alkali- oder Erdalkalifluoride oder/und Schwermetallfluoride zu erwähnen.The activity of this separated, washed, thermally treated Ti Clj precipitate can be further according to an older proposal, which is not part of the state of the art, is increased considerably are, if one uses an activator, in addition to metal alkyl halides, the halogen being a Has an atomic weight> 35, also contains metal alkyl fluoride. Such activators can be easily prepared, inter alia, by using metal alkyl halides (Halogen atomic weight> 35) reacts with fluorides, which easily convert their fluorine against chlorine, bromine or iodine change. As such fluorides are, for. B. the alkali or alkaline earth fluorides and / or heavy metal fluorides to mention.

Ferner läßt sich gemäß einem ebenfalls nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag die Polymerisation von Olefinen vereinfachen und verbilligen, wenn man Katalysatormischungen verwendet, die durch Behandlung des bei der Umsetzung von Schwermetallverbindungen, z. B. von Titantetrachlorid, und aluminiumorganischen Verbindungen erhaltenen Reaktionsgemisches mit Aluminiumtrialkylen erhalten werden. Der große Vorteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß das in der Mutterlauge nach Gleichung III enthaltene Aluminiummonoalkyldichlorid nach Gleichung V in das polymerisationsaktive AIuminiumdialyklmonochlorid übergeführt und dadurch die zur Reduktion des TiCl3 eingesetzte aluminiumorganische Verbindung für die Polymerisation weitgehend ausgenutzt wird, während sie beim Waschprozeß verworfen wird.Furthermore, the polymerization of olefins can be simplified and cheaper according to a proposal, which is also not part of the state of the art, if catalyst mixtures are used which are obtained by treating the in the reaction of heavy metal compounds, eg. B. of titanium tetrachloride, and organoaluminum compounds obtained reaction mixture with aluminum trialkyls. The great advantage of this procedure is that the aluminum monoalkyl dichloride contained in the mother liquor according to equation III is converted into the polymerization-active aluminum dialycl monochloride according to equation V and the organoaluminum compound used to reduce the TiCl 3 is largely used for the polymerization, while it is discarded in the washing process .

Al (C2H5),+ Al (C2 H5) Cl2-Al (C 2 H 5 ), + Al (C 2 H 5 ) Cl 2 -

-2Al(C2Hg)0Cl
(Gleichung V)
-2Al (C 2 Hg) 0 Cl
(Equation V)

Ein weiterer großer Vorteil liegt darin, daß die schwierige Filtration der TiCl3-Suspension beim Waschprozeß umgangen werden kann und kein Lösungsmittel für einen Waschprozeß eingesetzt werden muß. Gemäß dem zuletzt genannten älteren Vorschlag wird zu der ungewaschenen Ti Cl3-Suspension eine solche Menge Aluminiumtrialkyl zugegeben, die ausreicht, das bei der TiCl3-Herstellung entstandene Aluminiummonoalkyldichlorid in Aluminiumdialkylmonochlorid zu überführen.Another great advantage is that the difficult filtration of the TiCl 3 suspension can be avoided during the washing process and no solvent has to be used for a washing process. According to the last-mentioned older proposal, such an amount of aluminum trialkyl is added to the unwashed TiCl 3 suspension that is sufficient to convert the aluminum monoalkyl dichloride formed during the TiCl 3 production into aluminum dialkyl monochloride.

Benutzt man für die Herstellung des TiCl3 die Umsetzung von TiCl4 mit aluminiumorganischen Verbindungen ohne Nachbehandlung (Waschen, thermische Behandlung bzw. Aluminiumtrialkylbehandlung), wie sie von Natta und Mitarbeitern beschrieben worden ist (Gazz. Chim. Ital., 87, Fase. V, S. 528, 549, 570 [1957]), so erhält man dabei normalerweise Katalysatoren, die bei der a-Olefinpolymerisation nur wenig selektiv wirksam sind. Selektiv wirkende Kontakte erhält man dagegen nach Natta (vgl. Literatur oben) aus Aluminiumtriäthyl und mikrokristallinem TiCl3, das nach dem technisch schwieriger durchzuführenden Verfahren bei hohen Temperaturen aus TiCl4 und H2 hergestellt wird. Die Polymerisationsgeschwindigkeit ist jedoch erheblich geringer als mit einem, wie oben erwähnt, nachbehandelten, aus Ti Cl4 und aluminiumorganischer Verbindung hergestellten TiCl3.To use for the preparation of TiCl 3, the reaction of TiCl 4 with aluminum-organic compounds without further treatment (washing, thermal treatment or Aluminiumtrialkylbehandlung), as has been described by Natta et al (Gazz. Chim. V Ital., 87, Fase. , P. 528, 549, 570 [1957]), the result is normally catalysts which are only slightly selective in the α-olefin polymerization. In contrast, according to Natta (cf. literature above), selectively acting contacts are obtained from aluminum triethyl and microcrystalline TiCl 3 , which is produced from TiCl 4 and H 2 by the technically more difficult method to be carried out at high temperatures. However, the rate of polymerization is considerably slower than with a TiCl 3 produced from TiCl 4 and an organoaluminum compound which has been post-treated, as mentioned above.

Es wurde nun gefunden, daß man nach dem Niederdruckverfahren Homo- und Mischpolymerisate von Olefinen der allgemeinen Formel CH2=CHR, wobei R Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest bis zu 8 C-Atomen darstellt, mit Katalysatoren aus reduzierbaren Verbindungen von Schwermetallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems, besonders TiCl4, und aluminiumorganischen Verbindungen, die auch Halogen enthalten können, dadurch herstellen kann, daß man für die Polymerisation Katalysatoren verwendet, die durch Behandlung des durch Umsetzung der genanntenSchwermetallverbindungen, z. B.It has now been found that homopolymers and copolymers of olefins of the general formula CH 2 = CHR, where R is hydrogen or a hydrocarbon radical of up to 8 carbon atoms, with catalysts made from reducible compounds of heavy metals from IV. To VI . Subgroup of the Periodic Table, especially TiCl 4 , and organoaluminum compounds, which may also contain halogen, can be prepared by using catalysts for the polymerization which are obtained by treating the heavy metal compounds, e.g. B.

ίο TiCl4, und aluminiumorganischen Verbindungen entstehenden Reaktionsgemisches mit Aluminiumtrialkylen oder Aluminiumtriarylen, wobei der Kohlenwasserstoffrest dieser Aluminiumverbindungen 1 bis 6 Atome enthält, und Metallnuoriden, insbesondere Alkalifluoriden, erhalten worden sind oder während der Polymerisation entstehen.ίο TiCl 4 , and organoaluminum compounds resulting reaction mixture with aluminum trialkyls or aluminum triarylene, the hydrocarbon radical of these aluminum compounds containing 1 to 6 atoms, and metal fluorides, in particular alkali metal fluorides, have been obtained or are formed during the polymerization.

Es wurde weiter gefunden, daß die Zusammensetzung des Gemisches von Aluminiumtrialkyl und Metallfluorid vorteilhaft derart ist, daß die Summe ausIt was further found that the composition of the mixture of aluminum trialkyl and metal fluoride is advantageous such that the sum of

ao Aluminiumtrialkyl (in Mol) und Metallfiuorid (in Mol) etwa gleich ist der Menge Aluminiummonoalkyldihalogenid (in Mol), das bei der Kontaktherstellung entsteht, z. B. daß das Molverhältnis Aluminiumtrialkyl zu Metallfiuorid zu Aluminiummonoalkyldihalogenid 0,1:0,9:1 bis 0,9:0,1:1 beträgt.ao aluminum trialkyl (in moles) and metal fluoride (in moles) is approximately the same as the amount of aluminum monoalkyl dihalide (in moles) that is produced during the establishment of the contact, e.g. B. that the molar ratio of aluminum trialkyl to metal fluoride to aluminum monoalkyl dihalide is 0.1: 0.9: 1 to 0.9: 0.1: 1.

Der große Vorteil dieser erfindungsgemäßen Verfahrensweise gegenüber dem Stand der Technik und auch gegenüber den obenerwähnten, noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Verfahren besteht darin, daß man eine große Menge des schwer zu handhabenden, feuergefährlichen und teuren AIuminiumtrialkyls durch ein billiges, gefahrloses Metallfiuorid ersetzen kann.The great advantage of this procedure according to the invention over the prior art and also exists in relation to the above-mentioned methods which are not yet part of the prior art in that you have a large amount of difficult to handle, flammable and expensive aluminum trialkyl can be replaced by a cheap, safe Metallfiuorid.

Die Menge Aluminiummonoalkyldihalogenid, die ein TiCl3, das durch Umsetzung von TiCl4 und aluminiumorganischen Verbindungen hergestellt wird, enthält, läßt sich leicht aus Gleichung III berechnen, da die Geschwindigkeiten der Reaktionen nach Gleichung III und IV etwa im Verhältnis 200:1 stehen;The amount of aluminum monoalkyl dihalide, which contains a TiCl 3 , which is produced by reacting TiCl 4 and organoaluminum compounds, can easily be calculated from equation III, since the rates of the reactions according to equations III and IV are about 200: 1;

d. h. also, daß praktisch die Umsetzung nach Gleichung IV erst dann erfolgt, wenn AlR2HaI nach Gleichung III verbraucht ist.ie that in practice the conversion according to equation IV only takes place when AlR 2 Hal is consumed according to equation III.

Es ist vorteilhaft, halogenhaltige aluminiumorganische Verbindungen vom Typ AlR2HaI (R=AlkylIt is advantageous to use halogen-containing organoaluminum compounds of the AlR 2 Hal (R = alkyl

mit bis zu 6 C-Atomen, Aryl), wie Diäthylaluminiummonochlorid, oder die technisch besonders leicht zugänglichen Alkylaluminiumsesquihalogenide als Reduktionsmittel zu verwenden. Die Umsetzung des TiCl4 mit der aluminiumorganischen Verbindung wird zweckmäßig in sauerstofffreien, entschwefelten, gut getrockneten, olefinfreien Erdölfraktionen des Siedebereiches von 80 bis 250° C vorgenommen. Man kann aber auch mit gleichem Erfolg Aromaten, wie Toluol, Xylol, Diäthylbenzol oder Alicyclen, wie Cyclohexan, Methylcyclohexan, verwenden. Das Molverhältnis von TiCl4 zu aluminiumorganischer Verbindung kann in weiten Grenzen schwanken, z. B. von 1:0,33 bis 1:12. Das Verhältnis richtet sich auch nach der Zahl der metallorganisch gebundenen Reste der aluminiumorganischen Verbindung. Vorteilhaft ist ein Verhältnis von 1:0,5 bis 1:2.with up to 6 carbon atoms, aryl), such as diethyl aluminum monochloride, or the technically particularly easily accessible alkyl aluminum sesquihalides to be used as reducing agents. The reaction of the TiCl 4 with the organoaluminum compound is expediently carried out in oxygen-free, desulphurized, well-dried, olefin-free petroleum fractions in the boiling range from 80 to 250.degree. But you can also use aromatics, such as toluene, xylene, diethylbenzene or alicyclics, such as cyclohexane, methylcyclohexane, with the same success. The molar ratio of TiCl 4 to organoaluminum compound can vary within wide limits, e.g. B. from 1: 0.33 to 1:12. The ratio also depends on the number of organometallic residues of the organoaluminum compound. A ratio of 1: 0.5 to 1: 2 is advantageous.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren ist die Reaktionsgeschwindigkeit stark abhängig von der Konzentration der Reaktionspartner und von der Temperatur. Sie ist um so größer, je höher die Konzentration und die Temperatur sind. Man kann die Katalysatorherstellung z. B. in 0,1- bis 3molarer Konzentration vorneh-In the manufacture of those to be used according to the invention The rate of reaction is strongly dependent on the concentration of the catalysts Reactants and the temperature. It is the greater, the higher the concentration and the Temperature are. You can prepare the catalyst z. B. in 0.1 to 3 molar concentration

men. Vorteilhaft ist es, in lmolarer Konzentration zu arbeiten.men. It is advantageous to work in an imolar concentration.

Von großer Wichtigkeit ist die Temperatur bei der Katalysatorherstellung. Nimmt man z. B. die Umsetzung der Schwermetallverbindung mit der aluminiumorganischen Verbindung bei höheren Temperaturen vor, z. B. bei 40 bis 100° C, dann ist zwar die Umsetzungsgeschwindigkeit groß, jedoch bei der Polymerisation von a-Olefinen, aktiviert in der beanspruchten Weise, zeigt ein solcher Katalysator eine geringe Polymerisationsgeschwindigkeit und führt zu Gemischen von amorphen und kristallinen Polymerisaten. Daher ist es auch hier zweckmäßig, die Umsetzung analog einem älteren Vorschlag bei tieferen Temperaturen als 40° C durchzuführen, vorteilhaft unter 20° C.The temperature in the production of the catalyst is of great importance. If you take z. B. the implementation the heavy metal compound with the organoaluminum compound at higher temperatures before, e.g. B. at 40 to 100 ° C, then although the conversion rate large, however, in the polymerization of α-olefins, activated in the claimed Way, such a catalyst shows a slow rate of polymerization and leads to Mixtures of amorphous and crystalline polymers. Therefore, it is also useful here to implement To be carried out analogously to an older proposal at temperatures lower than 40 ° C, advantageous below 20 ° C.

Bei der Durchführung der Reduktion des TiCl4 mit halogenhaltiger aluminiumorganischer Verbindung kann man so verfahren, daß man den einen Reaktionspartner, z. B. das Titantetrachlorid, vorlegt und den anderen zuschleust, man kann aber auch so vorgehen, daß man beide Komponenten gleichzeitig in das Reaktionsgefäß einschleust.When carrying out the reduction of TiCl 4 with halogen-containing organoaluminum compound, the procedure can be that one reactant, e.g. B. the titanium tetrachloride, presented and fed to the others, but you can also proceed in such a way that both components are introduced into the reaction vessel at the same time.

Die erfindungsgemäße Zugabe von Aluminiumtrialkyl oder -triaryl und Metallfluorid erfolgt, nachdem die Reduktion des TiCl4 zu TiCl3 vollständig ist. Vorteilhaft ist es, vor der Zugabe die ungewaschene TiCl3-Suspension analog einem älteren Vorschlag einer thermischen Behandlung von etwa 40 bis 150° C zu unterwerfen.The addition of aluminum trialkyl or triaryl and metal fluoride according to the invention takes place after the reduction of the TiCl 4 to TiCl 3 is complete. It is advantageous to subject the unwashed TiCl 3 suspension to a thermal treatment of about 40 to 150 ° C., analogous to an older proposal.

Durch diese thermische Behandlung diffundiert in dem TiCl3-Partikel inkludiertes Aluminiummonoalkyldichlorid heraus und geht in Lösung. Die Zugabe von Aluminiumtrialkyl oder -triaryl und des Metallfluorids kann auch unmittelbar in das Polymerisationsgefäß erfolgen.As a result of this thermal treatment, aluminum monoalkyl dichloride included in the TiCl 3 particle diffuses out and goes into solution. The addition of aluminum trialkyl or triaryl and the metal fluoride can also take place directly into the polymerization vessel.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind solche Metallfluoride besonders gut geeignet, die ihr Fluor leicht gegen Chlor, Brom oder Jod auszutauschen vermögen, insbesondere die Alkalifluoride, Erdalkalifluoride, aber auch Schwermetallfluoride, wie PbF2. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Natriumfluorid. Those metal fluorides which are able to easily exchange their fluorine for chlorine, bromine or iodine are particularly well suited for the process according to the invention, in particular the alkali fluorides, alkaline earth fluorides, but also heavy metal fluorides such as PbF 2 . The use of sodium fluoride is particularly advantageous.

Die Polymerisation der Olefine vom Typ CH2= CHR, wobei R Wasserstoff oder einen Kohlenwasser-Stoffrest bis zu 8 C-Atomen, wie Methyl, Äthyl, Propyl usw., darstellt, bzw. die Mischpolymerisation der Olefine untereinander kann diskontinuierlich oder kontinuierlich, bei Normaldruck oder bei niederen Drücken von beispielsweise 1 bis 30 atü so durchgeführt werden, daß entweder das den TiCl3-Niederschlag enthaltende Reaktionsgemisch und das Gemisch aus Aluminiumtrialkyl und Metallfluorid vorgelegt werden oder die drei Komponenten während der Polymerisation zugeschleust werden. Die Polymerisation kann in einem inerten Dispergiermittel vorgenommen werden und/oder im flüssigen Olefin. Die Polymerisationstemperatur soll im allgemeinen unter 100° C liegen.The polymerization of the olefins of the CH 2 = CHR type, where R is hydrogen or a hydrocarbon radical of up to 8 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, etc., or the interpolymerization of the olefins with one another can be discontinuous or continuous Normal pressure or at low pressures of, for example, 1 to 30 atmospheres are carried out so that either the reaction mixture containing the TiCl 3 precipitate and the mixture of aluminum trialkyl and metal fluoride are initially introduced or the three components are added during the polymerization. The polymerization can be carried out in an inert dispersant and / or in the liquid olefin. The polymerization temperature should generally be below 100.degree.

Als Aluminiumtrialkyle bzw. Aluminiumtriaryle kommen solche in Betracht, bei denen der Kohlenwasserstoffrest 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthält. Insbesondere sind folgende Verbindungen geeignet: AIuminiumtrimethyl, -triäthyl, -tripropyl, -tributyl, -tripentyl, -trihexyl, -triphenyl.Suitable aluminum trialkyls or aluminum triaryls are those in which the hydrocarbon radical Contains 1 to 6 carbon atoms. The following compounds are particularly suitable: aluminum trimethyl, -triethyl, -tripropyl, -tributyl, -tripentyl, -trihexyl, -triphenyl.

Als erfindungsgemäß zu polymerisierende und mischpolymerisierende Olefine kommen z. B. Äthylen, Propylen, Buten-(l) in Betracht.As olefins to be polymerized and copolymerized according to the invention, for. B. Ethylene, Propylene, butene- (l) into consideration.

Beispielexample

A. Herstellung des als Katalysatorkomponente dienenden ReaktionsgemischesA. Preparation of the reaction mixture serving as the catalyst component

In einem 6-1-Vierhalskolben werden unter Anschluß von Luft und Feuchtigkeit 2950 ecm einer olefinfreien Dieselölfraktion vom Siedepunkt 200 bis 250° C und 529,24 g Aluminiumäthylsesquichlorid, das aus 41 Gewichtsprozent Aluminiumdiäthylmonochlorid (= 1,8 Mol) und aus 59 Gewichtsprozent AIuminiummonoäthyldichlorid (=2,46 Mol) besteht, vorgelegt, die Lösung auf —3° C abgekühlt und innerhalb von 4 Stunden unter Rühren 330 ecm TiCl4 (==3 Mol) gleichmäßig eingetropft. Durch Kühlung wird eine Innentemperatur von 0° C aufrechterhalten. Es scheidet sich ein rotbrauner feiner Niederschlag von Titantrichlorid aus. Zur Nachreaktion rührt man den Ansatz 2 Stunden bei 0° C und läßt über Nacht bei 0° C stehen. Dann erhitzt man unter Rühren und Stickstoffüberlagerung 6 Stunden auf 100° C. Der Gehalt an TiCl3 wird in bekannter Weise durch Titration mit FeCl3 bestimmt. Der Gehalt an Aluminiummonoäthyldichlorid berechnet sich zu 10,2 mM pro 10 mM TiCl3.In a 6-1 four-necked flask, with air and moisture connected, 2950 ecm of an olefin-free diesel oil fraction with a boiling point of 200 to 250 ° C and 529.24 g of aluminum ethyl sesquichloride, made from 41 percent by weight of aluminum diethyl monochloride (= 1.8 mol) and 59 percent by weight of aluminum monoethyl dichloride (= 2.46 mol), submitted, the solution cooled to -3 ° C. and 330 ecm of TiCl 4 (== 3 mol) were uniformly added dropwise over the course of 4 hours while stirring. An internal temperature of 0 ° C. is maintained by cooling. A red-brown fine precipitate of titanium trichloride separates out. For post-reaction, the batch is stirred for 2 hours at 0 ° C. and left to stand at 0 ° C. overnight. The mixture is heated with stirring under a nitrogen blanket for 6 hours at 100 ° C. The content of TiCl 3 is determined in a known manner by titration with FeCl. 3 The aluminum monoethyl dichloride content is calculated to be 10.2 mM per 10 mM TiCl 3 .

Die erfindungsgemäße Zugabe des Gemisches aus Aluminiumtrialkyl und Metallfluorid kann unmittelbar in das Katalysatorvorratsgefäß erfolgen; in den folgenden Beispielen erfolgte die Zugabe von wechselnden Mengen Aluminiumtriäthyl und Natriumfluorid in das Polymerisationsgefäß (s. Tabelle).The addition according to the invention of the mixture of aluminum trialkyl and metal fluoride can be carried out directly take place in the catalyst storage vessel; in the following examples, alternating amounts were added Put amounts of aluminum triethyl and sodium fluoride in the polymerization vessel (see table).

B. PropylenpolymerisationB. Propylene Polymerization

In einem 3,5-1-Polymerisationsgefäß, das mit Thermometer, Gaseinleitungsrohr und Rührer versehen ist, werden bei 50° C unter Ausschluß von Luftsauerstoff und Wasser 21 einer olefinfreien Dieselölfraktion vom Siedepunkt 200 bis 250° C als Dispergiermittel vorgelegt und unter Stickstoff die unter A beschriebene Alumimummonoäthyldichlorid enthaltende TiClg-Suspension, und zwar in einer Menge, die 20 mM TiCl3 entspricht, sowie die in der Tabelle angegebene Menge Aluminiumtriäthyl zugegeben. Man rührt etwa 15 Minuten bei 50° C unter N2 und gibt dann unter N2 die in der Tabelle angegebene Menge an Natriumfluorid zu und rührt abermals 10 Minuten unter N2-Überlagerung. Dann leitet man Propylen in dem Maße in die Reaktionsmischung ein, wie es aufgenommen wird. Die Polymerisation setzt sofort ein. Durch Kühlung hält man die Temperatur auf 50° C. Nach 5 Stunden bricht man die Polymerisation durch Zugabe von 80 ecm Butanol ab, rührt dreimal mit je 500 ecm Wasser durch, saugt die Suspension auf einer Nutsche ab und wäscht den Rückstand auf der Nutsche zweimal mit warmem Dispergiermittel aus. Zur restlosen Entfernung des Dispergiermittels aus dem urlöslichen Polypropylen führt man eine Wasserdampfdestillation durch. Die Trocknung erfolgt im Vakuum bei 70° C. Das unlösliche Polymere wird durch seine reduzierte Viskosität (0,1% Lösung in Dekahydronaphthalin bei 130° C) charakterisiert.In a 3.5-1 polymerization vessel equipped with a thermometer, gas inlet tube and stirrer, an olefin-free diesel oil fraction with a boiling point of 200 to 250 ° C. is placed as a dispersant at 50 ° C. with exclusion of atmospheric oxygen and water and the under nitrogen A described aluminum monoethyl dichloride-containing TiClg suspension, in an amount corresponding to 20 mM TiCl 3 , and the amount of aluminum triethyl indicated in the table was added. The mixture is stirred about 15 minutes at 50 ° C under N 2 and then under N 2, the amount of sodium fluoride shown in the table is added and stirred again for 10 minutes under N 2 blanketing. Propylene is then passed into the reaction mixture to the extent that it is taken up. The polymerization starts immediately. The temperature is kept at 50 ° C. by cooling. After 5 hours, the polymerization is stopped by adding 80 ecm of butanol, stirred three times with 500 ecm of water each time, the suspension is suctioned off on a suction filter and the residue is washed twice on the suction filter with a warm dispersant. Steam distillation is carried out to completely remove the dispersant from the originally soluble polypropylene. Drying takes place in vacuo at 70 ° C. The insoluble polymer is characterized by its reduced viscosity (0.1% solution in decahydronaphthalene at 130 ° C.).

Zur Bestimmung des amorphen bzw. öligen Anteiles im Polymerisationsdispergiermittel wird eine Probe wie folgt aufgearbeitet: Die Polymerisatdispersion wird abgesaugt, der Rückstand gut ausgewaschen und die Mutterlauge sowie die vereinigten Waschlösungen zur Trockne im Vakuum eingeengt.A sample is used to determine the amorphous or oily content in the polymerization dispersant Worked up as follows: The polymer dispersion is filtered off with suction, the residue is washed out thoroughly and the mother liquor and the combined washing solutions concentrated to dryness in vacuo.

PropylenpolymerisationPropylene polymerization

(20 mM TiCL-Suspension, nach A hergestellt, 21 Dispergiermittel, 50° C, 5 Stunden)(20 mM TiCL suspension, prepared according to A, 21 dispersants, 50 ° C, 5 hours)

Zugegebene
A1(C2H5)3-Menge
Granted
A1 (C 2 H 5 ) 3 amount
in ecmin ecm Zugegebene Menge
an NaF
Granted amount
of NaF
inging Molverhältnis
Al (C2 H5)3: Na F:
Molar ratio
Al (C 2 H 5 ) 3 : Na F:
Unlösliches kristallines PolypropylenInsoluble crystalline polypropylene 9494 ! >?„<,***)! >? "<, ***)
in mMin mM 0,5750.575 inmMinmM 0,6850.685 Al(CoH5)Cl2*)Al (CoH 5 ) Cl 2 *) g/gTiCl3/Std.g / gTiCl 3 / hour 9797 7,37.3 4,084.08 0,8630.863 16,3216.32 0,60.6 0,2 : 0,8 :10.2: 0.8: 1 7,37.3 9595 , 8,3, 8.3 6,126.12 1,151.15 14,2814.28 0,5140.514 0,3 : 0,7 : 10.3: 0.7: 1 1010 95,395.3 , 8,5, 8.5 8,168.16 1,451.45 12,2412.24 0,4280.428 0,4 : 0,6 : 10.4: 0.6: 1 1212th 96,396.3 ! 8,8! 8.8 10,210.2 1,731.73 10,210.2 0,3430.343 0,5 : 0,5 : 10.5: 0.5: 1 1414th 96,596.5 ! 9,2! 9.2 12,2412.24 2,012.01 8,168.16 0,2570.257 0,6 : 0,4 : 10.6: 0.4: 1 1717th I 10,58I 10.58 14,2814.28 6,126.12 0,7 : 0,3 : 10.7: 0.3: 1 2020th

*) 2OmM TiCl3-Suspension enthalten 20,4 mM Al(C2H5)Cl2. **) Bezogen auf Gesamtpolymerisat.
***) Gemessen O,l»/oig in Dekahydronaphthalin bei 130° C.
*) 20mM TiCl 3 suspension contain 20.4 mM Al (C 2 H 5 ) Cl 2 . **) Based on the total polymer.
***) Measured 0.1% in decahydronaphthalene at 130 ° C.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zur Polymerisation und Mischpolymerisation von Olefinen der allgemeinen Formel CH2=CHR, wobei R Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest bis zu 8 C-Atomen darstellt, mit Katalysatoren aus reduzierbaren Verbindungen von Schwermetallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems, besonders TiCl4, und aluminiumorganischen Verbindungen, die auch Halogen enthalten können, dadurch gekennzeichnet, daß man Katalysatoren verwendet, die durch Behandlung des durch Um- 3a setzung der Schwermetallverbindung und aluminiumorganischen Verbindungen entstehenden Reaktionsgemisches mit Aluminiumtrialkylen oder Aluminiumtriarylen, wobei der Kohlenwasserstoffrest der genannten Aluminiumverbindungen 1 bis 6 C-Atome enthält, und Metallfluoriden erhalten worden sind oder während der Polymerisation entstehen.1. Process for the polymerization and copolymerization of olefins of the general formula CH 2 = CHR, where R represents hydrogen or a hydrocarbon radical of up to 8 carbon atoms, with catalysts made from reducible compounds of heavy metals from IV. To VI. Subgroup of the Periodic Table, especially TiCl 4 , and organoaluminum compounds, which may also contain halogen, characterized in that catalysts are used which are obtained by treating the reaction mixture formed by the reaction of the heavy metal compound and organoaluminum compounds with aluminum trialkyls or aluminum triarylene, the Hydrocarbon radical of the aluminum compounds mentioned contains 1 to 6 carbon atoms, and metal fluorides have been obtained or are formed during the polymerization. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Katalysatoren verwendet, bei denen das Verhältnis Aluminiumtrialkyl zu Metallfluorid zu Aluminiummonoalkyldihalogenid, das bei der Reduktion der Schwermetallverbindung entsteht, 0,1:0,9:1 bis 0,9:0,1:1 beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that that one uses catalysts in which the ratio of aluminum trialkyl to metal fluoride to aluminum monoalkyl dihalide, that results from the reduction of the heavy metal compound is 0.1: 0.9: 1 to 0.9: 0.1: 1. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Katalysatoren verwendet, die durch Zugabe von Natriumfluorid als Metallfluorid entstanden sind oder sich bilden.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that catalysts are used, which have arisen or are formed by the addition of sodium fluoride as metal fluoride. In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 795182.
Considered publications:
British Patent No. 795182.
© 109 620/469 6.61© 109 620/469 6.61
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB795182A (en) * 1955-07-29 1958-05-21 Hercules Powder Co Ltd Improvements in or relating to process for the polymerization of unsaturated hydrocarbons

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GB795182A (en) * 1955-07-29 1958-05-21 Hercules Powder Co Ltd Improvements in or relating to process for the polymerization of unsaturated hydrocarbons

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